Nový spôsob zberu blúdivých magnetických polí

"Rovnako ako slnečné svetlo je bezplatný zdroj energie, ktorý sa snažíme získavať, tak sú to aj magnetické polia," uviedol Shashank Priya, profesor materiálovej vedy a inžinierstva a zástupca viceprezidenta pre výskum na univerzite Penn State. „Túto všadeprítomnú energiu máme v našich domácnostiach, kancelárskych priestoroch, pracovných priestoroch a autách. Je všade a teraz máme príležitosť zozbierať tento šum v pozadí a previesť ho na použiteľnú elektrinu.“

Tím vedený vedcami Penn State vyvinul zariadenie, ktoré poskytuje o 400% vyšší výkon v porovnaní s inými najmodernejšími technológiami pri práci s nízkoúrovňovými magnetickými poľami, aké sa nachádzajú v našich domácnostiach a budovách.

Táto technológia má vplyv na návrh inteligentných budov, ktoré si budú vyžadovať bezdrôtové siete snímačov s vlastným pohonom, aby vykonávali také činnosti, ako sú monitorovanie energetických a prevádzkových vzorcov a systémy diaľkového ovládania.

„Je známe, že ak v budovách automatizujete veľa funkcií, môžete skutočne výrazne zlepšiť energetickú účinnosť,“ povedal Priya. „Budovy sú jedným z najväčších spotrebiteľov elektrickej energie v Spojených štátoch. Dokonca aj niekoľko percentný pokles spotreby energie by mohol predstavovať alebo sa prejaviť v megawattoch úspor. Senzory umožňujú automatizáciu týchto ovládacích prvkov a táto technológia predstavuje realistický spôsob napájania týchto snímačov. “

Vedci navrhli papierovo tenké zariadenia dlhé asi 1,5 palca, ktoré je možné umiestniť na zariadenia alebo v ich blízkosti, na svetlá alebo napájacie káble, kde sú magnetické polia najsilnejšie. Vedci tvrdia, že tieto polia sa rýchlo rozptýlia v smere od zdroja elektrického prúdu.

Vo vzdialenosti 4 palce od tepelného ohrievača zariadenie vyrobilo dostatok elektriny na napájanie 180 LED segmentov a vo vzdialenosti 8 palcov to bolo dosť na napájanie digitálneho budíka. Vedci informovali o zisteniach v časopise Energy and Environmental Science.

„Tieto výsledky poskytujú významný pokrok smerom k trvalo udržateľnej energii pre integrované senzory a bezdrôtové komunikačné systémy,“ uviedol Min Gyu Kang, pomocný výskumný profesor na univerzite Penn State a spoluautor štúdie.

Vedci použili kompozitnú štruktúru, ktorá vrstvila dva rôzne materiály dohromady. Jeden z týchto materiálov je magnetostrikčný, ktorý premieňa magnetické pole na pnutie, a druhý je piezoelektrický, ktorý premieňa pnutie alebo vibrácie na elektrické pole. Táto kombinácia umožňuje zariadeniu zmeniť magnetické pole na elektrický prúd.

Zariadenie má lúčovú štruktúru s jedným uzavretým koncom a druhým voľne vibrujúcim v reakcii na použité magnetické pole. Vedci tvrdia, že magnet namontovaný na voľnom konci lúča zosilňuje pohyb a prispieva k vyššej výrobe elektrickej energie.

"Krása tohto výskumu spočíva v tom, že používa známe materiály, ale navrhuje novú architektúru na maximalizáciu premeny magnetického poľa na elektrinu," uviedol Priya. „Toto umožňuje dosiahnuť vysoký výkon u magnetických polí s nízkou amplitúdou.“